浅谈连续刚构桥梁结构安全验算方法

以佳芦河连续刚构大桥为例,详细介绍了连续刚构桥在施工和正常使用情况下的结构安全验算方法,包括承载力极限状态验算、持久状况下正常使用极限状态抗裂验算、正常使用阶段应力验算、施工状况应力验算以及预应力钢绞线拉应力验算.可为连续刚构桥梁设计人员进行相关验算提供参考.     

高强轻集料混凝土连续刚构桥应力分析

基于高强轻集料混凝土连续刚构桥的结构与设计特点,考虑施工阶段累积效应和混凝土的收缩、蠕变效应,采用有限元理论对成桥后不同荷载组合作用下的箱梁腹板主应力进行了计算分析,得出高强轻集料砼在桥梁上的局部应用有利于抑制箱梁腹板斜裂缝的结论:(1)恒载作用下,各关键截面计算点均有σ′1<σ1,高强轻集料混凝土在连续刚构桥上部结构的使用,降低了主跨3/8截面腹板上端和质心高度处的主拉应力;其他各选取计算点处,普遍不同程度地加大了主压应力储备;(2)考虑偏载和温度作用的正常使用极限状态短期荷载组合下,轻砼桥腹板σ′1满足现行公路桥规要求,且均比普砼桥第一主应力降低;(3)上述荷载组合下,左边跨现浇段中间截面第一主应力受高强轻集料混凝土影响不大;左边跨现浇段外和主跨的各关键截面,轻砼桥不同高度计算点σ′1较普砼桥明显减小,且沿同一截面竖向,自腹板上端、质心到下端,减小幅度依次变小;沿桥轴线方向,愈接近主1#墩,σ′1减小得越多,最大减小值为0.54MPa.     

菖蒲港大桥桥梁荷载试验仿真分析

依据《通城县菖蒲港桥扩建工程施工图设计》及相关文件建立模型,为加载计算提供基本计算模型,按照现行规范验算了控制截面在设计荷载作用下的内力、应力、变形等效应,确定了加载车辆数、加载位置、加载效率,经过将荷载作用下的效应值和模型计算的计算值对比,得出菖蒲港大桥承载力、刚度、裂缝均满足要求。     

组合小箱梁桥横隔梁预应力设置与分析

介绍了哈尔滨三环西线松花江大桥引桥简支转连续组合小箱梁横隔梁的预应力设计情况,分析了施加预应力前后组合小箱梁横隔梁的受力特征。结果表明:若不施加预应力,在汽车荷载作用下组合小箱梁横隔梁下缘拉应力较大,混凝土截面将会开裂;施加设计的预应力后,运营阶段组合小箱梁横隔梁下缘处于受压状态,最小压应力-1.8 MPa,混凝土截面不会开裂。     

沥青混凝土小梁断裂试验有限元模拟

文章使用内聚力模型模拟了沥青混凝土的小梁断裂试验,分析了试验过程中梁中间截面上的法向拉应力的分布、损伤规律和裂缝的形成与扩展情况。研究结果表明:在小梁断裂试验中,梁中间截面上法向拉应力在梁底端最大,向梁顶端逐渐减小;梁中间截面上损伤区域的损伤值随着荷载的增加而增加,并且损伤深度也逐渐增加;梁中间截面底端的损伤值达到1时,梁底端就会产生裂缝,而后裂缝向梁顶端扩展,扩展速率逐渐减小。     

宽弯现浇箱梁折面梁格模型与单梁模型应力对比分析

为提高桥梁施工质量,实现精细化设计理念,采用MIDAS/Civil软件进行空间三维建模,并进行抗倾覆、抗裂验算,对比分析宽弯现浇箱梁的折面梁格模型与单梁模型在不同荷载组合作用下的应力.结果表明:折面梁格模型可准确反映箱梁的整体稳定性及各腹板的受力情况,在持久状况正常使用极限状态、持久状况和短暂状况下,构件的应力分析存在...     

桥梁混凝土裂缝成因和预防措施分析

裂缝的种类及成因分析 荷载作用产生的裂缝。钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝．又可细分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。承受拉（轴）力和弯矩的钢筋混凝土构件在横截面会产生一维的拉应力,承受剪力和扭矩及其他复合受力结构则会出现主拉应力,它们都可能会在垂直于主拉应力的方向产生裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分截面或全截面。根据截面形状的不同,荷载裂缝的形态也会有所不同。     

基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法

为了简化部分预应力混凝土梁的设计过程, 减少设计试算的次数, 缩小预应力筋用量的取值范围, 提出了基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法; 从正常使用状态的裂缝宽度出发, 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) (简称《公路规范》) 中对裂缝宽度的规定, 通过最大裂缝宽度求解受拉区普通钢筋的应力, 并建立关于开裂截面中性轴高度的一元三次方程; 根据预应力筋的有效应变要求, 结合《公路规范》中最小配筋率的规定, 得到了预应力筋用量的上、下限; 给出了设计方法的主要步骤和具体验算过程, 并设计了1根T形截面试验梁, 以验证设计方法的合理性。研究结果表明: 验算梁的抗弯承载力及预应力筋用量的上、下限满足规范要求; 试验梁的荷载与挠度基本呈现三折线关系, 在外荷载为50.0kN时, 试验梁跨中出现裂缝, 外荷载为128.5kN时, 试验梁受拉普通钢筋屈服, 外荷载为157.8kN时, 试验梁跨中混凝土压碎破坏, 试验梁总体呈延性破坏特征, 满足承载性能要求; 在受拉普通钢筋屈服前, 试验梁实测最大裂缝宽度为0.18mm, 未超过预估的最大裂缝宽度0.20mm, 满足正常使用要求。可见, 提出的设计方法合理、可行, 能够简化部分预应力混凝土梁的设计过程。      

爆炸作用下储油罐基础的动力响应分析

基于Ansys/LS-DYNA软件,模拟储油罐燃烧爆炸后冲击波的变化及分布特征,研究储油罐基础的动力响应.结果表明:仅考虑重力效应的环墙基础的应力状态与计入爆炸冲击的动力分析结果不同,差异明显.动力最大竖向压应力是静力值的30倍,最大竖向拉应力是静力值的54倍;环墙的最大压应力小于混凝土抗压强度;爆炸荷载作用下环墙的环向拉应力超过混凝土抗拉强度,结合环墙上点的环向位移可推断环墙竖向开裂,此与环墙基础的灾后调查相符.     

圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件工作机理研究

利用有限元软件ABAQUS对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件进行研究,分析了混凝土强度、内外钢管屈服强度、轴压比、截面名义含钢率及空心率等参数对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件的荷载-变形关系曲线的影响规律,并对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形关系曲线进行全过程计算分析。结果表明:混凝土强度、外钢管屈服强度及截面名义含钢率越大,构件极限承载力越高,空心率越大,构件极限承载力越低,而随着轴压比的增大,构件承载力先增大后减小;圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形曲线可分为三个阶段:弹性段、弹塑性段和塑性段。通过对这三个阶段中内外钢管和混凝土固定端的截面纵向应力分布云图及钢管与混凝土间相互作用的分析,揭示了圆中空夹层钢管混凝土在压弯剪作用下的工作机理。     

寿命期预应力混凝土连续梁整体性能演变研究

为了研究预应力混凝土连续梁耐久性损伤后在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的力学性能,在材料、截面和构件的研究基础上,考虑收缩、徐变等混凝土材料的时变性,通过采用改变损伤时间和损伤量的方式对结构整体性能演变进行综合分析,得到了实桥结构在寿命期的跨中位移演变、抗弯承载力和荷载效应相对关系演变、控制截面混凝土应力演变及预应力筋应力值演变规律。     

浮山县尧山森林公园太和桥结构设计的探讨

以浮山县太和桥为工程背景,建立两跨矮塔斜拉桥有限元模型,对施工及运营阶段各项指标进行了验算,并对换索工况以及颤振稳定性也进行了验算,结果表明:主梁A类预应力混凝土构件设计的要求;在换索工况下,主梁满足短暂状况下的指标要求;在最大悬臂状态下,结构颤振稳定性满足要求。     

高墩连续刚构桥施工阶段抗风与P-△效应分析

基于高墩连续刚构桥的特点,以内蒙古黑沟特大桥为工程背景,采用阵风荷载对该桥施工阶段的典型工况进行了抗风分析,并在最大悬臂施工阶段,对风荷载作用下的桥墩进行了P-△效应（重力二阶效应）分析．结果表明,施工阶段全桥应力满足混凝土结构强度要求,箱梁和桥墩的侧向位移在最大悬臂阶段较大,最大悬臂阶段为最不利抗风状态,施工过程整体抗风性能良好,桥墩P-△效应会增加桥墩顶部侧向位移和桥墩底部拉压应力,但影响较小．     

高墩连续刚构桥施工阶段抗风与P-Δ效应分析

基于高墩连续刚构桥的特点,以内蒙古黑沟特大桥为工程背景,采用阵风荷载对该桥施工阶段的典型工况进行了抗风分析,并在最大悬臂施工阶段,对风荷载作用下的桥墩进行了P-Δ效应(重力二阶效应)分析.结果表明,施工阶段全桥应力满足混凝土结构强度要求,箱梁和桥墩的侧向位移在最大悬臂阶段较大,最大悬臂阶段为最不利抗风状态,施工过程整体抗风性能良好,桥墩P-Δ效应会增加桥墩顶部侧向位移和桥墩底部拉压应力,但影响较小.     

钢桁-混凝土T构组合桥温度效应研究

为了研究混凝土T构温度效应和开裂问题,基于某客运专线黄河铁路特大桥混凝土T构部分,利用有限元计算软件建立桥梁上部结构模型,计算分析在日照影响、极端温度荷载两种荷载工况下钢桁架应力及混凝土应力变化规律。结果表明,温度荷载作为结构设计的控制荷载对超静定结构的影响明显,钢轨和扣件的约束会对桥梁结构温度次内力的大小产生重要影响;在线性温度荷载作用下,钢桁-T构组合结构桥梁的桁架杆件和主梁截面的应力大致呈线性变化;在极端温度荷载作用下,截面最大应力发生在1/4跨处,达到1.26MPa,且V形斜杆总是一端受拉一端受压。     

桥梁圆截面独柱墩开裂分析及加固措施研究

针对某高速公路桥梁部分圆截面独柱墩顶部因螺旋钢筋缺失而开裂的情况,利用有限元软件ANSYS建立独柱墩模型,详细分析独柱墩在桥梁竖向荷载作用下其顶部混凝土表面的应力分布特征。通过计算分析,发现盆式支座下座板角点对应混凝土表面的竖向路径为最大主拉应力线的位置,且在桥梁最大竖向荷载作用下,有约17cm长度范围的混凝土主拉应力值超限。根据独柱墩顶部混凝土开裂的特点,选用预应力钢套管加固技术对该桥所有独柱墩进行维修加固。通过在ANSYS中对独柱墩加固区域表面施加均布压力来模拟钢套管对独柱墩的作用。结果表明,钢套管预应力的施加可有效减小独柱墩混凝土表面的主拉应力值,具有较好的维修加固效果。     

基于光纤传感技术的大跨连续刚构桥施工阶段张拉预应力监测

在为了研究山区复杂气候条件下预应力张拉对桥梁受力的影响,实时监测大跨桥梁预应力张拉过程中的混凝土受力状况,以万龙山大桥施工为例,采用预埋式高精度光纤光栅应变计,对大桥2号墩12#块的预应力张拉过程进行了全程监测。在监测过程发现,当采用非对称张拉的施工方式进行预应力张拉时,箱梁截面上存在着拉压应变交替产生的现象,张拉顶板时,底板和腹板上产生较大的拉应力,而未被张拉的另一侧腹板也存在较大的拉应力;顶板钢束产生的预应力效果相比于底板预应力钢束明显。12#块预应力张拉结束后,箱梁截面顶板处产生了-120με压应变,腹板和底板分别产生了40με和80με拉应变,直观的反映出了应力张拉效果。     

大跨度连续刚构桥体外预应力加固技术研究

当前社会交通量急剧增加，大跨度连续刚构桥易出现梁体跨中持续下挠和箱梁产生结构性裂缝等病害，导致自身强度与刚度难以满足要求，从而影响结构安全性与耐久性。为研究体外预应力束刚构桥加固新技术，依托浙江兰溪黄湓大桥，采用一种基于能量变分原理计算的体外预应力增量的加固技术，并建立有限元模型加以验证，结果表明：该加固方法能有效改善墩顶控制截面在在拉应力的情况，经该方案加固后，各控制截面主拉应力消失并转换成一定的压应力储备，最大应力变化幅度达1.121 MPa,各跨中挠度分别减小15.696 mm, 18.790 mm, 17.702 mm,下挠趋势减小，验证了该体外预应力加固技术加固效果良好，能有效提高大跨度连续刚构桥自身承载能力。     

体外预应力混凝土梁受弯承载力影响因素分析

引言 体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一,与体内有粘结预应力结构相比,其主要具有如下优点：预应力筋布置在构件截面外,便于检查、修补及更换;可提高构件的抗弯甚至抗剪能力;荷载产生的应力沿预应力筋长度方向均匀分布,变化幅度小,对承受疲劳荷载及重载的构件有利等。但是,在外荷载作用下,体外预应力混凝土结构的预应力筋与混凝土之间可以产生滑动,预应力筋的应力增量不能由单个截面的特性确定,其取决于整个构件的变形。因此,在计算体外预应力混凝土结构的受弯承载力时,应首先确定预应力筋的极限应力。     

新型装配式倒T形空心板桥受力性能

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害, 提出了一种新型装配式倒T形空心板桥; 进行了跨径8 m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析, 研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等, 得到了倒T形空心板桥的受力机理与破坏模式; 对比了倒T形空心板桥与带门式钢筋空心板桥的受力性能, 验证了倒T形空心板解决铰缝开裂问题的有效性。研究结果表明: 倒T形空心板桥的破坏过程分为弹性阶段、空心板开裂阶段、现浇结构层混凝土开裂阶段和受拉钢筋与钢板屈服阶段, 其整体受力性能良好, 极限荷载是带门式钢筋空心板桥的1.4倍; Ω形钢板上方受拉区混凝土首先达到拉应力限值3.17 MPa, 是受力薄弱部位; 由于Ω形和L形钢板的设置, 现浇结构层混凝土开裂时, 与结构层等高度的各结合面处的法向和切向黏结应力均不会超过限值2.30和0.29 MPa, 避免了结合面的黏结失效; 与带门式钢筋的空心板桥相比, 倒T形空心板构造不会减小空心板的开裂荷载, 且新旧混凝土结合面开裂在空心板开裂之后, 可从根本上解决传统空心板桥在车辆荷载作用下铰缝先于空心板开裂的问题。